Der neue “Rolls Royce” der Spektrographen

Mit seinen vier 8-Meter-Spiegeln könnte der VLT die Scheinwerfer eines Autos auf dem Mond sehen. Der ESPRESSO-Spektrograph ist mit diesem beeindruckenden Gerät verbunden. Y. Beletsky (LCO)/ESO

Dank des neuen Präzisionsinstrumentes ESPRESSO sollte es möglich sein, eine zweite Erde im All zu entdecken. Der Schweizer Erfinder hofft, dass sein Gerät eines Tages eine sauerstoffreiche Atmosphäre finden wird.

Ein kleiner Kaffee?

“Wir hatten den Namen vor dem Kürzel”, sagt Francesco Pepe, Leitender Forscher von ESPRESSOExterner Link. “Die Maschine hat eine Menge Sitzungen, Mahlzeiten und Kaffee in Anspruch genommen. Dann sahen wir, dass es auch ‘Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations’ bedeuten könnte. Aber man soll darin nicht nach etwas Tieferem suchen.”

Am Nachthimmel sieht der Mensch nur Licht. Und seine Teleskope, egal wie gross sie sind, sehen auch nichts anderes. 

Aber Astrophysiker wissen, wie man daraus jede Menge Informationen ableitet: Dank dem Licht wissen sie, dass unsere Sonne keine Ausnahme ist und dass die meisten Sterne in unserer Galaxie Planeten haben, die sich um sie drehen.

Licht, das die Farbe wechselt, wenn ein Stern auf seiner Umlaufbahn “wackelt”, von der Schwerkraft seiner Planeten zerrissen wird, oder Licht, das abnimmt, wenn ein Planet vor ihm vorbeizieht: Seit 1995 sind beide Ortungsmethoden etabliert.

Und so funktioniert es

So kann uns im besten Fall ein einfacher Lichtstrahl sagen, wie weit ein Planet von seinem Stern entfernt ist, wie lange die Umrundung dauert, was seine Masse, seine Grösse und damit seine Dichte sind. Aber es geht noch besser: Je präziser die Instrumente sind, desto wahrscheinlicher ist es, dass sie erkennen, aus welchem Material die Atmosphäre eines Sterns oder Planeten besteht.
Wenn der Planet vor seinem Stern vorbeizieht, wird ein Teil von dessen Licht von der Atmosphäre des Planeten absorbiert. Die Forscher wissen sehr gut, welche chemischen Elemente welche Wellenlängen des Lichts absorbieren. Und wenn die Analyse des Spektrographen eine sauerstoffreiche Atmosphäre ergeben würde….

Espresso Nord?

Von Chile aus können ESPRESSO und der VLT nur den Himmel der südlichen Hemisphäre scannen. HARPS, der bisher genaueste Spektrograph der Welt, existiert in zwei Ausführungen, für Norden und Süden. Dass es (noch) keinen ESPRESSO Nord gibt, ist schlicht eine Frage der Mittel. “Mit zehn Millionen Franken könnten wir es schaffen”, sagt Francesco Pepe. Aber das Konsortium, welches das Gerät gebaut hat, hat das Geld nicht auftreiben können. Der Zwilling könnte auf einem grossen Teleskop in Hawaii oder auf den Kanarischen Inseln installiert werden, wo HARPS North bereits ansässig ist.

“Das wäre grossartig!” sagt Francesco Pepe, Professor an der Universität Genf und Erbauer von ESPRESSO. Grossartig deshalb, weil nach aktuellem Kenntnisstand Sauerstoff in einer Atmosphäre nur von atmenden Organismen stammen kann.

Aber so weit ist die Wissenschaft noch nicht. Der Astrophysiker behält einen kühlen Kopf. “Was sich grundlegend von HARPS unterscheidet, ist die Grösse unseres Teleskops, an das der neue Spektrograph angeschlossen ist. Wir bewegen uns von einem 3,60-Meter-Spiegel zu einem System mit vier Spiegeln von je 8 Metern Länge.” ESPRESSO befindet sich im Herzen des Very Large Telescope (VLTExterner Link), das im Auftrag der ESO, der Europäischen Südsternwarte, den Himmel aus der Atacama-Wüste im Norden Chiles scannt.

“Wir werden auf nahegelegene Sterne zielen, die unserer Sonne ähneln, um felsige Planeten zu entdecken, die sich in der bewohnbaren Zone ihres Sterns befinden [nicht zu heiss, nicht zu kalt]. Gleichzeitig werden wir auch versuchen, Atmosphären zu charakterisieren”, erklärt Pepe. All dies im Austausch von Daten mit anderen Instrumenten, die der gleichen Aufgabe gewidmet sind, wie beispielsweise die zukünftigen Weltraumteleskope TessExterner Link (amerikanisch) und CHEOPS (schweizerisch).

Zusammenarbeit ist ein Schlüsselwort in diesem Bereich. Wenn ein Teleskop einen vorbeiziehenden Planeten sieht, kann ein anderes Teleskop ihm über mehrere Monate folgen, während das dritte Teleskop seine Atmosphäre sondiert. Im Moment funktioniert diese Zusammenarbeit gut. Es geht im Moment noch um Grundlagenforschung, und diese neuen Welten sind so weit weg….

VLT, das grösste optische Teleskop der Welt (ESO-Video)

Übertragung aus dem Französischen: Sibilla Bondolfi